CN101383504B - 一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统自动重合闸领域，具体涉及一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸。本发明要克服现有技术存在的不具有辨认瞬时性故障和永久性故障的能力，不能在母线上得到应用的问题。所提供的技术方案是：一种适用于220kV及以上电压母线的智能式自动重合闸，是利用下述方法完成，步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除；步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型；步骤三、合上有关电源以便判别故障性质(瞬时或永久)；步骤四、根据故障性质进行相应操作。

Description

一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸 

技术领域

本发明涉及电力系统自动重合闸领域，具体涉及一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸。 

背景技术

自动重合闸在电力系统的电力线路上(包括供电线及输电线)得到广泛的应用，它起着提高供电可靠性及电力系统稳定性的作用。然而，在母线上的自动重合闸技术并未实际应用，一旦母线故障，就无法快速恢复供电。 

在高压母线上未采用自动重合闸的重要原因之一是因为母线在系统中占有重要的地位，而目前所能见到的自动重合闸都是盲目重合的，不具有辨认瞬时性故障和永久性故障的能力，如果在使用过程中，重合到有永久性故障的母线上，将会给整个电力系统带里难以估计的危害。 

发明内容

本发明要提供一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，以克服现有技术存在的不具有辨认瞬时性故障和永久性故障的能力，因此不能在母线上得到应用的问题。 

为克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，是利用下述方法完成， 

步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除。

步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型，分别为AG，BG，CG，ABG，BCG，CAG，AB，BC，CA，ABC，ABCG； 

步骤三、根据下表合上有关电源以便判别故障性质是瞬时性故障或永久性故障； 

故障类   型

AG

BG

CG

ABG

BCG

CAG

AB

BC

CA

ABC/ABCG

合闸相

B或C

C或A

A或B

C

A

B

A或B

B或C

C或A

任一相

故障性质的判别是利用母线上的电压互感器取得电压，并根据该电压判定故障是瞬时性故障或永久性故障； 

故障类型分为单相或两相接地、两相短路、三相短路接地和三相短路四种，四种情况下的瞬时与永久性故障判据分别叙述如下： 

1.对于单相接地或两相接地短路(包括单相接地AG，BG，CG；相间接地ABG，BCG，CAG)，判定为瞬时性故障的条件为： 

$U_{\mathrm{\φd}}>\frac{b_1-b_0}{b_1+2b_0}\·U_{\mathrm{\φ}}/K_k---\left(1\right)$

式中：U_φ——相电压； 

b₁，b₀——母线的正序，零序容纳； 

U_φd——故障相上测得的相电压； 

K_k——可靠系数；K_k＞1； 

2.对于两相短路(包括AB，BC，CA)，判定为瞬时故障的条件为： 

U_φdf＜U_φ/K_k    (2) 

式中：U_φdf——非重合的故障相的相电压； 

3.对于三相短路接地(ABCG)，判定为瞬时故障的条件为： 

U_φH＞U_φ/K_k

与 $U_{\mathrm{\φHf}}>\frac{b_1-b_0}{b_1+2b_0}\·U_{\mathrm{\φ}}/K_k---\left(3\right)$

式中：U_φH——重合相的相电压； 

U_φHf——非重合相的相电压； 

对于三相短路(ABC)，故障性质的判别应区分以下三种情况，其中U_φH表示重合相的相电压，其判别方法如下： 

1)先合任一相，根据式(4)对非重合的两相分别进行判别，如任一相不满足，则判为非瞬时性故障； 

U_φdf＜U_φ/K_k    (4) 

2)如果非重合的两相都满足式(4)，则再重合上第二相，如果未合相的相电压不满足式(4)，则判为非瞬时性故障； 

3)如果重合上第二相后，未合相的相电压仍满足式(4)，则判为瞬时性故障； 

步骤四、判定为永久性故障，随即断开合闸相，不再重合其余相；如果为瞬时性故障，则依照实际系统运行情况及需要逐步重合其他电源或线路，迅速恢复供电。 

本发明所提供的智能式自动重合闸具有识别永久性故障的能力，能在母线故障为永久性故障时不进行重合，只在瞬时性故障时重合。这样既可以充分发挥自动重合闸的作用，达到使母线快速恢复供电效果，又不会对电力系统造成任何危害。与现有技术相比，其优点具体体现在： 

1.自动重合闸的智能作用，表现在自动重合闸具有辨认瞬时性故障和永久性故障的能力，从而克服了传统自动重合闸不能用于母线的致命缺点。 

2.所提供的技术方法简单，在微机保护中实现容易。 

3.在220kV及以上电压的母线的出线上，采用分相操作的断路器，为 智能式自动重合闸的实现提供了条件。 

4.智能式自动重合闸在母线上的应用将加速恢复供电中发挥作用，由此将产生巨大的经济效益，具有显著的现实意义。 

附图说明：

附图是本发明对三相短路(ABC)故障性质的判别示意图。 

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明做详细地说明。 

本发明所提供的适用于220kV及以上电压母线的智能式自动重合闸，是利用下述原理完成。为了清晰地说明判别过程，这里给出了单相接地或两相接地短路(AG，BG，CG，ABG，BCG，CAG)、两相短路(AB，BC，CA)以及三相短路(ABC)情况下的实施例，三相接地短路(ABCG)的情况与它们类似。 

实施例1：一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，单相接地或两相接地短路情况下的判别过程。 

步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除。 

步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型，包括AG，BG，CG，ABG，BCG，CAG，即单相接地短路或两相接地短路； 

步骤三、利用母线上的电压互感器取得电压，先进行单相合闸，根据下表合上有关电源 

  

故障类型

AG

BG

CG

ABG

BCG

CAG

合闸相

B或C

C或A

A或B

C

A

B

再按下式判定，判定为瞬时性故障的条件为：

$U_{\mathrm{\φd}}>\frac{b_1-b_0}{b_1+2b_0}\·U_{\mathrm{\φ}}/K_k---\left(1\right)$

式中：U_φ——相电压； 

b₁，b₀——母线的正序，零序容纳； 

U_φd——故障相上测得的相电压； 

K_k——可靠系数；K_k>1，可取K_k＝1.5~2. 

步骤四、判定为永久性故障，随即断开合闸相，不再重合其余相。如果为瞬时性故障，则依照实际系统运行情况及需要逐步重合其他电源或线路，迅速恢复供电。 

实施例2：一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，两相短路情况下的判别过程。 

步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除。 

步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型，分别为AB，BC，CA，即为两相短路。 

步骤三、利用母线上的电压互感器取得电压，先进行单相合闸，根据下表合上有关电源 

  

故障类型	AB	BC	CA
				合闸相	A或B	B或C	C或A

再按下式判定，判定为瞬时性故障的条件为： 

U_φdf<U_φ/K_k           (2) 

式中：U_φdf——非重合的故障相。 

步骤四、判定为永久性故障，随即断开合闸相，不再重合其余相。如果 为瞬时性故障，则依照实际系统运行情况及需要逐步重合其他电源或线路，迅速恢复供电。 

实施例3：一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，三相短路情况下的判别过程。 

步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除； 

步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型为ABC，即三相短路(ABC)故障； 

步骤三、根据下表合上有关电源以便判别故障性质(瞬时或永久)。 

  

故障类型	ABC
		合闸相	任一相

三相短路(ABC)故障性质的判别参见附图包括所示的三种情况，其中UφH表示合闸相。瞬时性故障的判别方法如下： 

1)先根据式(4)对非重合的两相分别进行判别，如任一相不满足(参见附(a)与(b))，则为非瞬时性故障。 

U_φdf<U_φ/K_k               (4) 

2)如果两相都满足(参见附图(c))，还需进一步判别。接着再重合上第二相的电压，如果未合上相的相电压满足式(4)即可认为是瞬时性故障。

Claims (1)

1.一种适用于220kV及以上电压等级母线的智能式自动重合闸，是利用下述方法完成，

步骤一、当母线故障时，母线保护动作将母线相连的所有断路器三相跳开，以便迅速灭弧，使瞬时性故障消除；

步骤二、利用母线差动保护和零序电流以及相电压，得出发生故障的故障类型，分别为AG，BG，CG，ABG，BCG，CAG，AB，BC，CA，ABC，ABCG；

步骤三、根据下表合上有关电源以便判别故障性质是瞬时性故障或永久性故障；

  故障类型 AG BG CG ABG BCG CAG AB BC CA ABC/ABCG   合闸相   B或C   C或A   A或B  C  A  B   A或B   B或C   C或A   任一相

故障性质的判别是利用母线上的电压互感器取得电压，并根据该电压判定故障是瞬时性故障或永久性故障；

所述的故障类型分为单相或两相接地、两相短路、三相短路接地和三相短路四种，四种情况下的瞬时与永久性故障判据分别叙述如下：

①对于单相接地或两相接地短路(包括单相接地AG，BG，CG；相间接地ABG，BCG，CAG)，判定为瞬时性故障的条件为：

$U_{\mathrm{\&phi;d}}>\frac{b_1-b_0}{b_1+2b_0}\&CenterDot;U_{\mathrm{\&phi;}}/K_k---\left(1\right)$

式中：U_φ——相电压；

      b₁，b₀——母线的正序，零序容纳；

      U_φd——故障相上测得的相电压；

K_k——可靠系数；K_k＞1；

②对于两相短路(包括AB，BC，CA)，判定为瞬时故障的条件为：

U_φdf＜U_φ/K_k    (2)

式中：U_φdf——非重合的故障相的相电压；

③对于三相短路接地(ABCG)，判定为瞬时故障的条件为：

U_φH＞U_φ/K_k

与

$U_{\mathrm{\&phi;Hf}}>\frac{b_1-b_0}{b_1+2b_0}\&CenterDot;U_{\mathrm{\&phi;}}/K_k---\left(3\right)$

式中：U_φH——重合相的相电压；

      U_φHf——非重合相的相电压；

对于三相短路(ABC)，故障性质的判别应区分以下三种情况，其中U_φH表示重合相的相电压，其判别方法如下：

1)先合任一相，根据式(4)对非重合的两相分别进行判别，如任一相不满足，则判为非瞬时性故障；

U_φdf＜U_φ/K_k    (4)

2)如果非重合的两相都满足式(4)，则再重合上第二相，如果未合相的相电压不满足式(4)，则判为非瞬时性故障；

3)如果重合上第二相后，未合相的相电压仍满足式(4)，则判为瞬时性故障；

步骤四、判定为永久性故障，随即断开合闸相，不再重合其余相；如果为瞬时性故障，则依照实际系统运行情况及需要逐步重合其他电源或线路，迅速恢复供电。

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